BDD-Ti復合膜電極的制備工藝研究.pdf

1、隨著社會經(jīng)濟和工業(yè)的不斷發(fā)展，資源節(jié)約、環(huán)境保護成為主題。在工業(yè)迅速發(fā)展的今天，石油的開采量持續(xù)增加，然而因開采石油造成的水污染成為當今難題。世界各國都在想盡辦法來處理石油污水，減少石油污水對自然環(huán)境和動植物健康造成的危害。污水處理方法很多，有物理法、化學法和電化學法等多種。膜分離技術是最近三十年發(fā)展起來的處理污水的方法。但是在處理石油污水時遇到一個難以解決的問題--膜污染。膜污染問題導致資源的浪費、效率低下等多種問題。
　　

2、在理解膜分離過程中膜污染的原因之后，結(jié)合金屬鈦的優(yōu)越的物理化學性質(zhì)和摻硼金剛石薄膜優(yōu)越的電化學性質(zhì)，提出在多孔鈦膜上沉積摻硼金剛石薄膜制備一種新型的復合材料來解決膜污染問題。這種新型的復合材料是利用熱絲法化學氣相沉積技術制備的，因多孔鈦膜是一種新型的基底材料，所以需要重新對沉積工藝技術進行改進和完善。在沉積制備摻硼金剛石/多孔鈦(BDD/Ti)復合膜電極過程中，本文對影響金剛石薄膜生長的各種因素進行了研究。本文中主要研究了基底預處理、基

3、底溫度和碳源濃度三個因素對金剛石生長的影響，同時還測試了不同復合膜的膜通量及其自清潔效率。
　　 為詳細分析金剛石的表面形貌變化、薄膜中金剛石的純度和組成薄膜各組分的物質(zhì)，分別用掃描電子顯微鏡、拉曼光譜分析儀和X-射線衍射儀對制備BDD/Ti復合膜表面進行測試分析。利用自制的設備對樣品的膜通量進行測試。
　　 經(jīng)過分析后得出結(jié)論，機械研磨法是比較適合的預處理方法，此方法的使用可以提供更多的金剛石形核點，提高金剛石的形核密

4、度。沉積實驗中最佳的基底溫度是800℃，此溫度下生長的金剛石形狀規(guī)則清晰，質(zhì)量較好。碳源濃度對金剛石生長的影響是十分復雜的，同時還間接影響碳化鈦的形成。低碳源濃度下，金剛石的生長質(zhì)量較好；高碳源濃度下，金剛石的生長質(zhì)量較差，但是可以阻止碳化鈦的形成。由于碳化鈦的存在會嚴重影響B(tài)DD/Ti復合膜電極的使用壽命，所以在制備過程中希望生成的碳化鈦越少越好。在綜合分析之后進一步改善沉積工藝并得出一種簡單新穎的沉積方法--兩步法。此方法的使用可以

5、減少沉積過程碳化鈦的形成且能夠獲得高質(zhì)量的摻硼金剛石薄膜。通過測試不同樣品的膜通量可以推測出不同復合膜電極的自清潔效率和使用效果。經(jīng)過分析之后證實BDD/Ti復合膜電極在污水處理方面優(yōu)越于普通的多孔鈦膜，且不同質(zhì)量的復合膜電極進行污水處理會產(chǎn)生不同的效果和效率。對實驗結(jié)果進行判斷分析之后，尋找出在實際應用中最佳BDD/Ti復合膜電極的沉積條件。BDD/Ti復合膜電極具有節(jié)約資源、高效節(jié)能等優(yōu)點，在污水處理方面擁有一個良好的應用前景。